Sesuai dengan namanya, bidang miring merupakan sebuah bidang miring yang digunakan untuk memindahkan sebuah benda ke ketinggian tertentu. Kita akan merasa lebih mudah memindahkan benda melalui bidang miring dibandingkan memindahkannya secara langsung ke ketinggian tertentu.
 |
| Contoh bidang miring |
Bidang miring mampu memudahkan kita dalam melakukan usaha (kerja), maka
bidang miring termasuk bagian dari pesawat sederhana.
Contoh Soal
1
Apa yang
dimaksud dengan bidang miring?
Penyelesaian:
Bidang miring merupakan sebuah permukaan melandai yang
digunakan untuk menaikan benda dengan tujuan untuk memudahkan kerja.
Contoh
Soal 2
Mengapa memindahkan kotak melalui bidang miring lebih
mudah daripada mengangkat secara langsung?
Penyelesaian:
Untuk memindahkan kotak melalui bidang miring maupun
mengangkat secara langsung akan memerlukan usaha atau kerja yang sama. Usaha
merupakan hasil kali antara gaya dengan perpindahan. Jika menggunakan bidang
miring perpindahan yang kita lakukan lebih besar tetapi gaya yang kita
keluarkan lebih kecil. Sedangkan jika kita mengangkat secara langsung gaya yang
harus dikeluarkan lebih besar karena perpindahannya lebih kecil. Sehingga
memindahkan kotak lebih mudah daripada mengangkat secara langsung.
Contoh Soal 3
Bagaimana meningkatkan keuntungan mekanik bidang miring? Jelaskan!
Penyelesaian:
Keuntungan mekanik bidang miring merupakan perbandingan
antara panjang bidang miring dengan tinggi bidang miring. Untuk meningkatkan
keuntungan mekanik bidang miring dapat dilakukan dengan memperpanjang bidang
miring. Semakin panjang bidang miring, maka makin besar keuntungan mekaniknya.
Contoh
Soal 4
Sebutkan alat-alat sederhana yang termasuk jenis bidang
miring. Jelaskan pula cara kerjanya!
Penyelesaian:
Alat-alat sederhana yang termasuk bidang miring yakni
sekrup dan baji. Sekrup adalah bidang miring yang diputarkan pada tabung secara
spiral. Saat memutar sekrup, uliran seolah-olah menarik sekrup ke dalam kayu.
Sebenarnya, bidang miring pada sekrup itu bergeser melalui kayu. Sedangkan baji
adalah bidang miring dengan satu atau dua sisi miring. Benda-benda diam di
suatu tempat saat baji melaluinya.
Contoh
Soal 5
Kenapa jalan di daerah pegunungan dibuat berkelok-kelok dari bawah sampai
atas? Jelaskan!
Penyelesaian:
Jalan di daerah pegunungan dibuat berkelok-kelok dari bawah sampai atas
merupakan penerapan bidang miring dalam kehidupan sehari-hari. Tujuannya agar
gaya yang kita keluarkan lebih kecil dibandingkan jalannya lurus ke atas.
Contoh Soal
6
Apa perbedaan antara sekrup yang ulirnya rapat dan sekrup
yang ulirannya agak jarang?
Penyelesaian:
Semakin rapat ulirnya sekrup maka interval ulir sekrup
makin kecil dan keuntungan mekanisnya makin besar sehingga lebih memudahkan
sekrup menancap ke dalam kayu atau tabung. Begitu juga sebaliknya, jika ulir
sekrup agak jarang maka interval ulir sekrup makin besar sehingga keuntungan
mekanisnya makin kecil.
Contoh Soal 7
Sebuah sekrup
mempunyai panjang 12 cm yang terbagi atas 48 uliran. Jari-jari sekrup itu 1,4
cm. Jika π = 22/7, maka berapa keuntungan mekanis sekrup tersebut?
Penyelesaian:
p = 12 cm
n = 48
r = 1,4 cm
π = 22/7
interval sekrup
yakni:
d = p/n
d = 12 cm/48
d = 0,25 cm
Keuntungan
mekanis sekrup yakni:
Km = 2πr/d
Km = 2(22/7)(1,4
cm)/(0,25 cm)
Km = (8,8
cm)/(0,25 cm)
Km = 35,2
Jadi keuntungan
mekanis sekrup tersebut adalah 35,2
Contoh Soal
8
Kotak seberat 10.000 N akan dipindahkan ke dalam bak mobil menggunakan
sebuah bidang miring sepanjang 5 m. Jika tinggi bak mobil dari tanah 1 m,
berapa usaha dan gaya yang diperlukan?
Penyelesaian:
w = 10.000 N
s = 5 m
h = 1 m
Usaha (W) merupakan hasil perkalian antara gaya dengan perpindahan maka:
W = w.h
W = (10.000 N).(1 m)
W = 10.000 J
Usaha untuk memindahkan kotak melalui bidang miring maupun mengangkat
secara langsung adalah sama, maka:
F.s = w.h
F. 5m = 10.000 N.1 m
F = 10.000 N/5
F = 2.000 N
Jadi, usaha dan gaya yang diperlukan untuk memindahkan kota tersebut adalah
10.000 J dan 2.000 N
Contoh Soal 9
Seorang pria akan memindahkan sebuah peti seberat 800 N dari tanah ke dalam
truk. Ketinggian bak truk dari tanah adalah 1,5 m. Jika pria tersebut
menggunakan sebuah papan dengan panjang 6 m untuk membuat bidang miring,
hitunglah:
a. usaha yang dilakukan pria ini jika ia mengangkat secara langsung tanpa menggunakan
bidang miring!
b. gaya yang diperlukan untuk memindahkan peti dengan bidang miring!
c. keuntungan mekanik jika ia menggunakan bidang miring untuk memindahkan
peti tersebut!
Penyelesaian:
w = 800 N
h = 1,5 m
s = 6 m
a. usaha (W) yang dilakukan pria ini jika ia mengangkat secara langsung tanpa
menggunakan bidang miring merupakan perkalian antara tinggi bak dengan berat
benda, maka:
W = w.h
W = 800 N.1,5 m
W = 1.200 J
b. usaha yang diperlukan untuk memindahkan peti dengan
bidang miring sama dengan usaha yang perlukan tanpa menggunakan bidang miring
(mengangkat secara langsung), maka:
W = F.s
1.200 J = F.(6 m)
F = 1.200/6
F = 200 N
c. keuntungan mekanis bidang miring yakni:
Km = s/h
Km = (6 m)/(1,5 m)
Km = 4
Contoh
Soal 10
Dengan menggunakan papan yang panjangnya 4 m, pekerja
mengerahkan gaya 1250 N untuk memindahkan kotak ke langit-langit yang tingginya
2 m. Berapakah berat kotak itu?
Penyelesaian:
s = 4 m
F = 1250 N
h = 2 m
g = 10 m/s2
F.s = w.h
F.s = m.g.h
(1250)(4) = m(10)(2)
m = 5000/20
m = 250 kg
Contoh
Soal 11
Kamu ditugasi untuk memindahkan kotak yang cukup berat ke
rak 1 m di atas lantai. Ada tiga papan yang dapat kamu gunakan. Papan pertama
panjangnya 2 m, papan kedua 2,5 m , dan papan ketiga 3 m. Papan manakah yang membuat
kerjamu paling mudah? Mengapa?
Penyelesaian:
Papan yang membuat kerja paling mudah adalah papan paling
panjang yaitu papan ketiga yang panjangnya 3 m karena semakin panjang papan
maka keuntungan mekanisnya makin besar sehingga gaya yang diperlukan untuk
memindahkan kotak makin kecil.
Contoh
Soal 12
Seorang pedagang akan menaikkan barang yang baru saja
dibelinya menuju ketinggian 1,5 m dari tanah. Untuk mempermudah memindahkan
barang seberat 900 N itu, ia menggunakan bidang miring licin sepanjang 4,5 m.
Hitunglah gaya dorong minimum yang diperlukan untuk menaikkan barang tersebut.
Penyelesaian:
h = 1,5 m
w = 900 N
s = 4,5 m
Gaya dorong minimum yang diperlukan yakni:
F.s = w.h
F.(4,5 m) = (900 N)(1,5 m)
F = (1350 Nm)/(4,5 m)
F = 300 N
Contoh
Soal 13
Sebuah benda akan dinaikkan ke suatu tempat yang
tingginya 2,5 m dari lantai menggunakan benda miring. Jika keuntungan mekanis
yang diharapkan adalah 3, tentukanlah panjang bidang miring yang diperlukan dan
berat benda yang dinaikkan jika gaya dorong minimal yang harus diberikan adalah
1300 N.
Penyelesaian:
h = 2,5 m
Km = 3
F = 1300 N
Panjang bidang miring dapat dicari dengan menggunakan
rumus keuntungan mekanis yakni:
Km = s/h
s = Km.h
s = (3).(2,5 m)
s = 7,5 m
Berat benda dapat dicari dengan menggunakan rumus usaha
yakni:
F.s = w.h
1300.7,5 = w.2,5
w = 9750/2,5
w = 3900 N
Contoh
Soal 14
Sebuah benda dengan berat 1800 N akan dinaikkan ke
ketinggian 2,5 m. Jika keuntungan mekanis yang diharapkan adalah 6, tentukanlah:
a. jarak yang ditempuh benda pada bidang miring
b. kuasa yang diperlukan untuk mendorong benda tersebut
Penyelesaian:
w = 1800 N
h = 2,5 m
Km = 6
a. Jarak yang ditempuh benda yakni:
Km = s/h
s = Km.h
s = 6(2,5 m)
s = 15 m
b. kuasa yang diperlukan untuk mendorong benda yakni:
F.s = w.h
F.(15 m) = (1800 N)(2,5 m)
F = (4500 Nm)/(15 m)
F = 300 N
Contoh
Soal 15
Seseorang mendorong benda dengan menggunakan papan yang
panjangnya 15 meter untuk dinaikan ke dalam sebuah truk yang tingginya 2,5 m.
Jika benda tersebut massanya 30 kg dan g = 10 m/s2, tentukanlah:
a. keuntungan mekanis bidang miring tersebut
b. gaya yang diperlukan untuk mendorong benda tersebut
c. usaha yang dikeluarkan untuk mendorong benda tersebut
Penyelesaian:
s = 15 m
h = 2,5 m
m = 30 kg
g = 10 m/s2
a. keuntungan mekanis bidang miring yakni:
Km = s/h
Km = 15 m/2,5 m
Km = 6
b. gaya yang diperlukan untuk mendorong benda yakni:
Km = w/F
F = mg/Km
F = (30 kg)(10 m/s2)/(6)
F = 50 N
c. usaha yang dikeluarkan untuk mendorong benda yakni:
W = F.s
W = (50 N)(15 m)
W = 750 J
Contoh soal 16
Sebuah benda
dinaikan ke dalam truk dengan ketinggian 1,5 meter dan panjang papan 10 meter.
Jika gaya yang digunakan dalam sistem tersebut sebesar 1000 N, tentukan massa
benda yang dipindahkan.
Penyelesaian:
h = 1,5 m
s = 10 m
F = 1000 N
g = 10 m/s2
Massa benda yang
dipindahkan yakni:
F.s = m.g.h
1000.10 =
m.10.1,5
10000 = 15 m
m = 10000/15
m = 666,67 kg
Contoh Soal 17
Tentukan keuntungan
mekanik bidang miring yang panjangnya 8 m dan tingginya 2 m!
Penyelesaian:
s = 8 m
h = 2 m
Keuntungan
mekanik bidang miring yakni:
Km = 8m/2m
Km = 4
Contoh Soal 18
Papan sepanjang
3,6 m disandarkan pada bak mobil yang berada di 80 cm dari tanah. Papan itu
digunakan untuk mendorong peti 90 kg dari tanah ke bak mobil. Berapa keuntungan
mekanis dan gaya dorongnya?
Penyelesaian:
s = 3,6 m
h = 80 cm = 0,8
m
m = 90 kg
g = 10 m/s2
Keuntungan
mekanis bidang miring yakni:
Km = s/h
Km = 3,6/0,8
Km = 4,5
Menaikan benda
melalui bidang miring maupun diangkat secara langsung akan memerlukan usaha
yang sama sehingga:
F.s = w.h
F.s = m.g.h
F.(3,6 m) = (90
kg).(10 m/s2).(0,8)
F = (720
Nm)/(3,6 m)
F = 200 N
Jadi, keuntungan
mekanis dan gaya dorongnya adalah 4,5 dan 200 N
Contoh Soal 19
Sebuah papan
sepanjang 4,8 m digunakan untuk mendorong peti 100 kg dari tanah ke bak mobil
yang tingginya 1,2 m. Tentukan:
a. gaya dorong
minimal agar peti sampai di atas mobil
b. pertambahan
panjang papan jika menginginkan gaya dorong 240 N.
Penyelesaian:
s = 4,8 cm
m = 100 kg
h = 1,2 m
g = 10 m/s2
a. gaya dorong
minimal yakni:
F.s = w.h
F.s = m.g.h
F.4,8 =
100.10.1,2
F = 1200/4,8
F = 250 N
b. panjang papan
yang diperlukan jika menginginkan gaya dorong 240 N yakni:
F.s = m.g.h
50.s =
100.10.1,2
s = 1200/240
s = 5 m
maka pertambahan
panjang papan yakni 5 m – 4,8 m = 0,2 m.
Contoh Soal 20
Sebuah sekrup
mempunyai panjang 5 cm dengan jari-jari sekrup itu 0,7 cm. Jika keuntungan
mekanis sekrup tersebut 44, tentukan banyak ulir sekrup tersebut?
Penyelesaian:
p = 5 cm
r = 0,7 cm
Km = 44
π = 22/7
cari panjang
interval sekrup yakni:
Km = 2πr/d
d = 2πr/Km
d =
2(22/7)(0,7)/44
d = 0,1 cm
Banyak ulir
sekrup yakni:
d = p/n
n = p/d
n = 5 cm/0,1 cm
n = 50
Jadi, banyak
ulir sekrup tersebut adalah 50 buah
0 Response to "20 Contoh Soal Bidang Miring dan Pembahasannya"
Posting Komentar
Terima kasih sudah membaca blog ini, silahkan tinggalkan komentar dengan sopan dan tidak mengandung unsur SARA atau pornografi serta tidak ada link aktif. Mohon maaf kalau komentarnya dibalas agak lambat. Kolom komentar ini kami moderasi, jadi kalau ada komentar yang tidak sesuai dengan ketentuan tidak akan dipublikasikan.